魏宇 馬劍林

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道貴陽(yáng)輸油氣分公司

摘要：本文結(jié)合山火易發(fā)性、管道易損性、失效后果等因素分析山火對(duì)天然氣管道的影響，總結(jié)了基層單位的山火防控實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出了天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)定性分級(jí)方法和風(fēng)險(xiǎn)削減措施，有助于提升管道企業(yè)山火風(fēng)險(xiǎn)防控水平。

關(guān)鍵詞： 天然氣管道；山火；風(fēng)險(xiǎn)防控

西南山區(qū)受特殊地形、氣候條件影響，具有山火頻發(fā)、火勢(shì)蔓延快、撲救困難的特點(diǎn)。天然氣管道沿線一旦發(fā)生山火，就有可能影響管道、光纜的正常運(yùn)行，甚至發(fā)生管道火災(zāi)、爆炸事故，危及沿線群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

楊麗蕓等人對(duì)火災(zāi)下埋地管道地表邊界條件進(jìn)行了研究，確定了各邊界條件適用范圍；鄧松圣等人建立了火災(zāi)下埋地管道的非穩(wěn)態(tài)模型，得出埋地管道周圍溫度場(chǎng)的一般規(guī)律；裴斌等以中緬管道國(guó)內(nèi)段為研究背景，對(duì)三維埋地管道模型的溫度場(chǎng)進(jìn)行了模擬分析�？偟目磥�(lái)，山火對(duì)管道的影響已有一些初步結(jié)論，但尚未摸清天然氣管道沿線山火風(fēng)險(xiǎn)的影響機(jī)制，在山火對(duì)天然氣管道的影響及防控方面還缺少深入研究，尚未形成山火對(duì)天然氣管道的風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)方法，未形成系統(tǒng)且有效的風(fēng)險(xiǎn)削減措施。本文結(jié)合西南山地管道實(shí)際，對(duì)此進(jìn)一步開展研究和探討。

1  山火對(duì)天然氣管道的影響分析

經(jīng)過(guò)山區(qū)林地的天然氣管道，一旦管道沿線發(fā)生火災(zāi)，土壤的熱力平衡將受到破壞，熱量向土壤內(nèi)部傳遞，一方面可能導(dǎo)致伴行光纜的信號(hào)傳輸故障，影響管道正常運(yùn)行；另一方面可能損壞埋地管道的防腐層和管道本體，造成管道失效，甚至引發(fā)天然氣管道火災(zāi)爆炸事故。

根據(jù)此前對(duì)火災(zāi)下埋地管道的研究成果，現(xiàn)場(chǎng)采集中緬天然氣管道及周圍土壤的參數(shù)，采用結(jié)構(gòu)化有限容積法對(duì)不同燃燒情況下埋地管道及周圍土壤的溫度變化進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)證，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

根據(jù)木材在火災(zāi)燃燒時(shí)炭化速率3 mm/min得出一棵高3.6 m的大樹，完全炭化的時(shí)間不超過(guò)20 h。當(dāng)發(fā)生山火時(shí)，樹木完全炭化幾率很低，樹木持續(xù)燃燒的時(shí)間普遍會(huì)遠(yuǎn)低于20 h。依據(jù)數(shù)值模擬驗(yàn)證結(jié)果，若管道上方火災(zāi)持續(xù)20 h，管道的最高溫度在27℃左右。對(duì)于輸氣管道而言，這個(gè)溫度是在安全范圍內(nèi)的，不會(huì)對(duì)埋地管道造成影響。

當(dāng)假設(shè)山火持續(xù)了90 h后撲滅，數(shù)據(jù)模擬結(jié)果顯示防腐層的最高溫度為84.03℃；管內(nèi)壁最高溫度為81.15℃。3LPE管道防腐層的失效溫度在160℃～180℃，X80鋼的失效溫度則更高，經(jīng)過(guò)增強(qiáng)和防護(hù)處理的伴行光纜能夠長(zhǎng)時(shí)間耐受70℃至150℃的高溫。因此從模擬結(jié)果看，即使山火燃燒持續(xù)90 h，山火對(duì)管道及光纜的影響也不足以使之失效引發(fā)更大的危害。

由此看來(lái)，山火不會(huì)對(duì)完好并正常埋深的管道及光纜產(chǎn)生危害。

2  天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

劃分山火對(duì)天然氣管道造成風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)需以天然氣管道為主體進(jìn)行分析，綜合考慮途經(jīng)山火易發(fā)性、管道易損性、失效后果三個(gè)因素進(jìn)行定性分級(jí)，主要步驟如下。

（1）數(shù)據(jù)收集。主要包括以下幾類數(shù)據(jù)：

管道途經(jīng)山林地區(qū)的相關(guān)信息。主要包括地形地貌、植被類型、樹種構(gòu)成、植被密度、植被干燥程度等，這些對(duì)山火的傳播和蔓延速度有重要影響。

管道途經(jīng)山林地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)。主要包括氣溫、相對(duì)濕度、降水量、風(fēng)速和風(fēng)向等，這些氣象數(shù)據(jù)對(duì)火災(zāi)的起火可能性和蔓延程度有重要影響。

途經(jīng)管道的基本信息。主要包括埋深、內(nèi)外檢測(cè)情況、焊縫質(zhì)量情況、光纜埋設(shè)信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)火災(zāi)發(fā)生后，管道的易損性判斷有重要影響。

周邊人員及重要設(shè)施情況。主要包括管道潛在影響范圍內(nèi)人員居住情況、特定場(chǎng)所、高速公路、鐵路等，這是判斷管道失效后果的重要依據(jù)。

（2）山火易發(fā)性分級(jí)。根據(jù)全國(guó)森林火險(xiǎn)天氣等級(jí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的森林火險(xiǎn)天氣指數(shù)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合管道是否采取防火隔離措施，對(duì)山火易發(fā)性分為三級(jí)（表 1）。

表 1 山火易發(fā)性定性分級(jí)

（3）管道易損性定性分級(jí)。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)論可知，山火對(duì)正常埋深且本體不存在質(zhì)量問題的管道、光纜基本沒有影響，山火對(duì)途經(jīng)管道的影響主要來(lái)源于埋深及管道自身缺陷兩個(gè)方面，以此對(duì)管道易損性分為三級(jí)（表 2）。

表 2 管道易損性定性分級(jí)

（4）管道失效后果分級(jí)。根據(jù)《油氣輸送管道完整性管理規(guī)范》規(guī)定，天然氣管道高后果區(qū)識(shí)別主要是根據(jù)管道中心線兩側(cè)各200 m范圍內(nèi)，人員聚集情況及潛在影響區(qū)域內(nèi)特定場(chǎng)所情況進(jìn)行判斷（表 3）。

表 3 高后果區(qū)管段定性分級(jí)

（5）山火風(fēng)險(xiǎn)定性分級(jí)。綜合考慮山火易發(fā)性定性分級(jí)、管道易損性定性分級(jí)、管道高后果區(qū)定性分級(jí)結(jié)果，將天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)分為五個(gè)等級(jí)（表 4）。

表 4 定性評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分級(jí)

3  天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)管控案例

貴陽(yáng)分公司以“預(yù)防為主“的觀念開展山火風(fēng)險(xiǎn)防控工作，形成了以山火風(fēng)險(xiǎn)摸排、山火風(fēng)險(xiǎn)削減、建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制、山火風(fēng)險(xiǎn)宣傳為主體的山火風(fēng)險(xiǎn)管控體系。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用，顯著提升了分公司山火風(fēng)險(xiǎn)防控水平。

（1）沿線山火風(fēng)險(xiǎn)摸排。根據(jù)山火風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)方法，對(duì)分公司全線919公里管道進(jìn)行摸排，按照途經(jīng)管道山火易發(fā)性、管道易損性、管道高后果區(qū)三個(gè)因素進(jìn)行定性分級(jí)，綜合判斷沿線管道山火風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。首次排查完成后，建立沿線山火風(fēng)險(xiǎn)臺(tái)賬，后續(xù)采取春夏季節(jié)每季度排查更新一次，秋冬季節(jié)每季度排查更新兩次，掌握沿線山火風(fēng)險(xiǎn)情況。

（2）山火風(fēng)險(xiǎn)削減。對(duì)光纜、管道埋深及防腐層情況排查，及時(shí)整改埋深不足和防腐層破損問題。在高后果區(qū)安裝固定式可燃?xì)怏w探測(cè)器，在沿線山火高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域采用手持可燃?xì)怏w探測(cè)儀排查，實(shí)時(shí)掌握天然氣泄漏情況。

開展常態(tài)化管廊帶清理，對(duì)雜草、枯木等易燃物進(jìn)行清除，保持管道中心線兩側(cè)各5米范圍內(nèi)的通透性，同時(shí)協(xié)調(diào)當(dāng)?shù)貙?duì)管道周邊較為繁茂的林木進(jìn)行修整、砍伐，降低山火蔓延的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制。各作業(yè)區(qū)與地方林業(yè)、消防、社區(qū)、志愿者組織等建立交流合作機(jī)制，充分利用當(dāng)?shù)刭Y源開展山火處置聯(lián)合演練。分公司與相關(guān)部門共同制定應(yīng)對(duì)山火的應(yīng)急行動(dòng)方案，使地方山火撲救工作與管道保護(hù)工作有機(jī)配合。

（4）山火風(fēng)險(xiǎn)宣傳。建立沿線山火風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)宣傳制度，將高風(fēng)險(xiǎn)、較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域作為重點(diǎn)，通過(guò)短信等方式向沿線群眾經(jīng)常性告知管道保護(hù)、林區(qū)火災(zāi)防范、緊急撤離方向等內(nèi)容。聯(lián)合消防部門、林業(yè)部門在途經(jīng)林區(qū)的管道上方設(shè)立防火宣傳牌，提醒公眾遵守有關(guān)規(guī)定，保護(hù)管道安全。

4  結(jié)語(yǔ)

利用數(shù)值模擬方法摸清山火對(duì)管道、光纜的影響機(jī)制，基于山火易發(fā)性、管道易損性和管道失效后果，建立天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)定性分級(jí)，進(jìn)而構(gòu)建山火風(fēng)險(xiǎn)防控體系，通過(guò)山火風(fēng)險(xiǎn)排查、風(fēng)險(xiǎn)削減、與地方政府建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制、開展沿線防火宣傳等措施，將山火風(fēng)險(xiǎn)的被動(dòng)處置轉(zhuǎn)換為主動(dòng)預(yù)控，有效降低了天然氣管道山火風(fēng)險(xiǎn)。本文主要針對(duì)埋地天然氣管道進(jìn)行分析，下一步將站場(chǎng)、閥室、跨越設(shè)施做為研究主體，深入分析山火對(duì)暴露地表管道的影響，進(jìn)一步完善山火風(fēng)險(xiǎn)防控體系。

作者簡(jiǎn)介：魏宇，1993年生，碩士研究生，三級(jí)工程師，中級(jí)工程師，主要從事管道保衛(wèi)管理。聯(lián)系方式：13385116592，963844776@qq.com。